PENGEMBANGAN ENERGI ALTERNATIF DARI LIMBAH PLASTIK DI JAWA TENGAH DEVELOPMENT OF ALTERNATIVE ENERGY FROM PLASTIC WASTE IN CENTRAL JAVA
Rachman Djamal dan Tri Risandewi
Badan Perencanaan Pembangunan, Penelitian dan Pengembangan Daerah Provinsi Jawa Tengah Email : [email protected]
ABSTRACT
This study aims to identify the potential and utilization of plastic waste in Kota Salatiga, to study and develop plastic waste processing equipment into fuel oil and to analyze the results chemically and economically. The method used is observation and practice of processing. Materials and tools needed are plastic waste in dry conditions of approximately 15 kg for once the process of heating / processing, plastic waste processing equipment into fuel, LPG 3 kg, water as much as 10-20 liters. The volume of waste generated by the people of Salatiga City reaches 409 cubic meters / day where the waste of plastic waste is 28,932.66 m3 every year. If every m3 of plastic waste produces only 380 kg of plastic as fuel raw material, and every 1 kg of plastic produces about 0.025 liter of fuel, then from waste potency in Salatiga city if processed can produce 0.025 liter of fuel x (28.932,66 x 380 x 1) = 274,860.27 liters per year or about 753 liters per day. Based on financial calculations, the cost of fuel production from waste plastic waste perkilogram of Rp.11.000, where 1 kilogram of plastic produces only 25 milliliters of oil. If the fuel produced is equalized the price of diesel and premium, then 150 milliliters worth Rp.1.035,- (diesel) and Rp. 1.110,- (premium). If the production cost (Rp.66.000,-) compared with the value of the fuel produced (Rp.1.110, - equivalent premium), then the cost of production> value of fuel produced so that still losers. Based on the results of e-nose analysis, fuel samples from the results of waste treatment Bank Makmur Kota Salatiga was closer to the premium with a distance of 0.6883 compared with other types of fuel. The sequence of proximity properties of odoran from the closest sequence is the premium (0.6883), diesel (0.8065) and kerosene (0.8906).
The e-nose test results are in accordance with gas chromatography analysis where the fuel produced is more inclined to premium / gasoline of 68.41%.
Keywords: Alternative Energy, Plastic Waste, Fuel Oil
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi potensi dan pemanfaatan limbah plastik di Kota Salatiga, mengkaji dan mengembangkan alat/mesin pengolah limbah plastik menjadi bahan bakar minyak serta menganalisis hasilnya secara kimiawi dan ekonomi. Metode yang digunakan adalah observasi dan praktek pengolahan. Bahan dan alat yang dibutuhkan yaitu limbah plastik dalam kondisi kering sebanyak kurang lebih 15 kg untuk sekali proses pemanasan/pengolahan, alat pengolah limbah plastik menjadi BBM, LPG 3 kg, air sebanyak 10-20 liter. Volume sampah yang dihasilkan masyarakat Kota Salatiga mencapai 409 meter kubik/hari dimana limbah sampah plastik sebanyak 28.932,66 m3 tiap tahunnya. Jika setiap m3 sampah plastik hanya menghasilkan 380 kg plastik sebagai bahan baku BBM, dan setiap 1 kg plastik menghasilkan sekitar 0,025 liter BBM, maka dari potensi sampah di Kota Salatiga tersebut jika diolah dapat menghasilkan BBM sebanyak 0,025 liter x (28.932,66 x380x 1) = 274.860,27 liter per tahun atau sekitar 753 liter tiap harinya. Berdasarkan perhitungan finansial, biaya produksi BBM dari limbah sampah plastik perkilogram sebesar Rp.11.000, dimana 1 kilogram plastik hanya menghasilkan 25 mililiter minyak. Jika BBM yang dihasilkan tersebut disetarakan nilainya dengan harga solar dan premium, maka 150 ml senilai Rp.1.035,-(solar) dan Rp. 1.110,- (premium).
Apabila biaya produksi (Rp.66.000,-) dibandingkan dengan nilai BBM yang dihasilkan (Rp.1.110,- setara premium), maka biaya produksi > nilai BBM yang dihasilkan sehingga masih merugi. Berdasarkan hasil analisis e-nose, sampel BBM dari hasil pengolahan sampah Bank Makmur Kota Salatiga ternyata lebih dekat dengan premium dengan jarak 0.6883 dibandingkan dengan jenis BBM lainnya. Adapun urutan kedekatan sifat dari odoran dari urutan paling dekat adalah premium (0.6883), solar (0.8065) dan minyak tanah (0.8906). Hasil uji e-nose tersebut sesuai dengan hasil analisis kromatografi gas dimana BBM yang dihasilkan lebih condong ke premium/bensin sebesar 68,41%.
Kata Kunci : Energi Alternatif, Limbah Plastik, Bahan Bakar Minyak 1. PENDAHULUAN
Limbah plastik telah menjadi permasalahan serius karena sulit diurai, dan karakteristik limbah plastik berbeda dengan limbah jenis organik, seperti sisa-sisa makanan yang sangat mudah diurai. Alternatif lain penanganan sampah plastik yang saat ini banyak diteliti dan dikembangkan adalah mengkonversi sampah plastik menjadi bahan bakar cair.
Kenaikan penggunaan BBM membuka peluang adanya inovasi pemanfaatan limbah plastik yang jumlahnya relatif cukup banyak dalam upaya pengembangan penyediaan energi alternatif. Dengan mengkonversi sampah plastik menjadi bahan bakar cair (BBM), tidak hanya bisa mengatasi permasalahan limbah plastik, melainkan juga bisa memproduksi bahan bakar untuk kebutuhan energi alternatif. Hal ini bisa dilakukan, karena pada dasarnya plastik mengandung unsur bahan bakar.
Produksi sampah pada tahun 2012 di Jawa Tengah rata-rata setiap harinya mencapai 126.160 meter kubik.
Sekitar 74,45 persen sampah tersebut, berhasil diangkut oleh sarana angkut yang ada ke sebanyak 121 TPA (Tempat Pembuangan Akhir). Berdasarkan data persampahan yang ada tersebut, komposisi sampah yang ada terdiri dari sampah organik sekitar 62,12 persen, disusul sampah plastik (17,15 persen), sampah kertas (8,92 persen), selebihnya berupa sampah kayu, kain, logam dan sebagainya (BPS, 2013). Rancangan pengembangan ini merupakan hasil kreasi inovasi masyarakat (Krenova) SMK Negeri 1 Adiwerna Kabupaten Tegal tahun 2014. Ide dan gagasan dari hasil Krenova tersebut
berupa alat pengolah limbah plastik PE (polietilene) seperti bekas kemasan botol minuman untuk dijadikan bahan bakar alternatif guna menanggulangi pencemaran lingkungan oleh sampah plastik sekaligus mendorong masyarakat untuk menggunakan bahan bakar alternatif selain minyak tanah dan solar.
Permasalahan yang akan dikaji dalam artikel ini adalah tingginya produksi sampah di Provinsi Jawa belum dikelola/termanfaatkan secara maksimal dan telah menjadi sumber masalah pencemaran lingkungan, belum berkembangnya inovasi pemanfaatan/pengolahan sampah plastik menjadi bahan bakar alternatif, terutama yang dilakukan oleh pemerintah maupun masyarakat, dan bagaimana hasil pengolahan limbah plastik tersebut secara kimiawi dan ekonomi?
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi potensi dan pemanfaatan limbah sampah plastik di lokasi pengembangan, mengkaji dan mengembangkan alat/mesin pengolah limbah plastik menjadi bahan bakar minyak alternatif, dan menganalisis hasil pengolahan limbah plastik tersebut secara kimiawi dan secara finansial.
2. METODE 2.1 Bahan dan Alat
Bahan yang akan digunakan yaitu limbah plastik dalam kondisi kering sebanyak kurang lebih 15 kg untuk sekali proses pemanasan/pengolahan, alat pengolah limbah plastik menjadi BBM (hasil pengembangan desain SMKN 1 Adiwerna Kabupaten Tegal), gas LPG 3 kg, air sumur sebanyak 10-20 liter).
2.2 Prosedur Pengolahan Limbah Plastik menjadi BBM A. Langkah Kerja
1) Letakkan tungku kemudian rangkai alat pembakaran, seperti selang, kompor, regulator, serta LPG.
2) Kemudian letakkan tabung reaktor di atas tungku, dan rangkai dengan pipa aliran uap, serta tabung destilasi.
3) Masukkan sampah plastik kedalam tabung reaktor hingga penuh ± 15 kg.
4) Tutup tabung reaktor dengan rapat dan pastikan udara tidak keluar.
5) Isi tabung destilasi dengan air sampai penuh.
6) Panaskan tabung reaktor sampai dengan suhu ± 130°C.
7) Pasang wadah penampung minyak di ujung pipa alat pendingin B. Skema Alat Pengolah Limbah Plastik menjadi BBM
Gambar 2.1. Skema Teknis Alat Pengolah Limbah Plastik menjadi BBM
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Identifikasi Potensi dan Pemanfaatan Limbah Sampah Plastik
Jika dilihat dari segi demografi, jumlah penduduk Kota Salatiga mencapai 192.291 jiwa pada tahun 2013 dengan laju pertumbuhan penduduk 4,38 %. Dengan jumlah penduduk sebanyak itu, maka volume sampah yang dihasilkan mencapai 409 meter kubik per hari. Volume sampah yang terangkut hanya 350-326 meter kubik per hari sehingga jika tidak ditangani dengan baik akan menimbulkan masalah penumpukan sampah di Kota Salatiga. Pada tahun 2011 sampai 2013 volume sampah meningkat sebanyak 29 meter kubik per hari dibandingkan dengan tahun 2009 dan 2010. Volume sampah yang dihasilkan Kota Salatiga selama sebulan mencapai 12.270 meter kubik dan 147.240 meter kubik dalam setahun. Jika dilihat dari komposisi sampah baik organik maupun anorganik (kertas, kayu, kain, karet/kulit, plastik, metal, gelas, baterai, asbes, dll) di Kota Salatiga pada tahun 2009 sampai dengan 2013, sampah yang paling banyak dihasilkan adalah sampah organik yang mencapai 70,70 % dan sampah plastik 19,65% (28.932,66 meter kubik pertahun) dan yang paling sedikit adalah sampah kayu berdasarkan data dari Dinas Cipta Karya dan Tata Ruang Kota Salatiga.
Kota Salatiga mempunyai 35 bank sampah yang tersebar di 4 kecamatan Sidorejo, Tingkir, Argomulyo, dan Sidomukti. Salahsatunya adalah Bank Sampah ͞Makmur͟ yang ada di RT 03 RW 04 Kelurahan Blotongan, Kecamatan Sidorejo, Kota Salatiga. Bank Sampah Makmur dibentuk berdasarkan Surat Keputusan Camat Sidorejo No. 660/37.2/301 tanggal 1 Juli 2014 tentang Susunan Keanggotaan Bank Sampah Makmur RT 03 RW 04 Ngampel, Kelurahan Blotongan,
berhasil dikumpulkan adalah aqua gelas (22,5 Kg), plastik campur (20 Kg), dan plastik keras (10 Kg). Menurut Ketua Bank Sampah Makmur, jumlah sampah plastik yang dapat dikumpulkan di Kelurahan Blotongan mencapai 0,5 kuintal per bulan.
Ada beberapa tahap dalam penerapan alat pengolah limbah plastik yaitu:
a) Persiapan
Persiapan pengolahan sampah plastik menjadi BBM dilakukan dengan cara sebagai berikut :
1) Memasang/merakit/merangkai tabung reaktor (pemanas plastik) dengan pipa aliran uap sampah plastik dan tabung destilasi yang akan diisi air sebagai pendingin seperti yang terlihat pada gambar berikut ini:
Gambar 3.1.Alat Pengolah Sampah Plastik menjadi Bahan Bakar Minyak di Bank Sampah ͞Makmur͟
2) Merangkai alat pembakaran, seperti selang, tungku, regulator, serta LPG (Liquified Petroleum Gas) dan diletakkan tabung pemanas plastik. Dalam merangkai alat pembakaran, pastikan sudah terpasang dengan baik dan benar agar tidak terjadi kebakaran;
3) Memilah dan mengumpulkan sampah plastik jenis PE (poly etiline) yang telah dibersihkan dari kotoran dan dijemur hingga kering kemudian memasukkan plastik tersebut ke dalam tabung pemanas.
Proses pemanasan adalah proses mengubah plastik yang berwujud padat menjadi uap dilakukan dengan cara sebagai berikut :
1) Masukan sampah plastik yang berwarna bening ke dalam tabung reaktor hingga penuh sekitar 15 kg;
2) Tutup tabung reaktor dengan rapat dan pastikan udara tidak keluar;
3) Isi tabung destilasi dengan air sampai penuh;
4) Nyalakan tungku pemanas untuk memanaskan tabung reaktor sampai suhu sekitar 150°C;
5) Pasang wadah penampung minyak di ujung pipa alat pendingin, dan
6) Tunggu sampai 3-4 jam hingga terjadi minyak hasil pemanasan plastik keluar dari pipa destilasi ke dalam wadah penampungan.
b) Pengamatan hasil pemanasan sampah plastik
Hasil pengamatan pemanasan sampah plastik menjadi bahan bakar minyak di lokasi pengembangan dapat dijelaskan sebagai berikut :
1) Sampah plastik yang semula berwujud padat dipanaskan dalam reaktor sampai suhu mencapai 150°C yang selanjutnya akan menguap dan uap tersebut akan masuk kedalam pipa aliran uap, yang selanjutnya masuk ke lingkaran pipa destilasi dalam tabung pendingin.
2) Dalam pipa destilasi, uap tersebut akan berubah wujud dari gas menjadi cair. Setelah pemanasan sampah plastik menjadi BBM yang memerlukan waktu selama ± 10,5 jam, dari sekitar 6 kg sampah plastik yang dimasukkan ke dalam tabung reaktor pemanas, selanjutnya mengalami proses destilasi,dan menghasilkan BBM sebanyak 150 ml. Berdasarkan hasil pengamatan, waktu proses yang sangat lama (10,5 jam) karena sampah plastik yang digunakan dalam proses masih berupa lembaran-lembaran besar/belum dipotong-potong kecil- kecil sehingga waktu untuk memanaskannya juga sangat lama. Secara morfologis, warna cairan BBM berwarna ke kuning-kuningan seperti teh dan berbau mendekati antara bau bensin dan solar.
1. Analisis Hasil Pengolahan Limbah Plastik
Setelah proses pemanasan selama 10,5 jam, dan dari 6 Kg sampah plastik yang dimasukkan ke dalam tabung reaktor, serta setelah mengalami proses destilasi, menghasilkan 150 ml minyak. Hasil destilasi berupa minyak bewarna kekuningan, bau seperti antara bensin dan minyak solar, dan kekentalan seperti minyak solar. Senyawa hidrokarbon yang dihasilkan tersebut lebih mudah terbakar jika dibandingkan minyak tanah.
Apabila Kota Salatiga menghasilkan limbah sampah plastik sampai 28.932,66 m3 tiap tahunnya (data statistik sampah), maka jika setiap m3 sampah plastik hanya menghasilkan 380 kg plastik sebagai bahan baku BBM, dan setiap 1 kg plastik menghasilkan sekitar 0,025 liter BBM (hasil pengamatan di Kota Salatiga), maka dari potensi sampah di Kota Salatiga tersebut jika diolah maka dapat menghasilkan BBM alternatif sebanyak 0,025 liter x (28.932,66 x 380 x 1 ) = 274.860,27 liter per tahun atau sekitar 753 liter tiap harinya.
Jumlah minyak yang dihasilkan dari pengolahan sampah plastik ini memang tidak terlalu banyak dibandingkan kebutuhan masyarakat akan minyak tanah. Jika masing-masing rumah tangga (60.362 KK) di Kota Salatiga memerlukan minyak tanah 0,3 liter/hari, maka diperlukan minyak tanah sekitar 18.108,6 liter tiap hari, sementara dari produksi dari hasil pengolahan limbah plastik hanya 753 liter/hari atau hanya mencukupi 4 % dari kebutuhan masyarakat.
a. Analisis Finansial dan Ekonomis
Perhitungan ekonomis dari proses pengembangan sampah plastik menjadi bahan bakar minyak di Bank Sampah
͞Makmur͟ dapat dilihat pada tabel 4.7 berikut ini:
Tabel 3.1. Perhitungan Finansial
Bahan/Input Harga Jumlah BBM yang
Dihasilkan
Nilai
1. 6 kg Sampah Plastik
2. 2 tabung LPG (@
3 kg)
Rp. 5.000/kg
Rp. 18.000/tabung
30.000
36.000
150 mililiter Disetarakan dengan Premium maka 150 ml
BBM plastik senilai Rp.1.110,-
Jumlah Rp. 66.000
Sumber: Hasil analisis
Jika dilihat dari perhitungan finansial, biaya produksi lebih besar dibandingkan dengan jumlah BBM yang dihasilkan. Biaya produksi BBM dari limbah sampah plastik perkilogram sebesar Rp.11.000, dimana 1 kilogram plastik hanya menghasilkan 25 mililiter minyak. Jika BBM yang dihasilkan tersebut disetarakan nilainya dengan harga solar dan premium, maka 150 mililiter senilai Rp.1.035,- (solar) dan Rp. 1.110,- (premium). Apabila biaya produksi (Rp.66.000,-) dibandingkan dengan nilai BBM yang dihasilkan (Rp.1.110,- setara premium), maka biaya produksi > nilai BBM yang dihasilkan sehingga masih merugi. Salahsatu cara untuk menekan biaya pengolahan adalah mengganti gas LPG dengan briket sampah organik atau briket hasil sisa pengolahan sampah plastik. Menurut Sudrajat (2006), volume sampah yang dihasilkan per orang rata-rata sekitar 0,5kg/kapita/hari. Jika penduduk Kota Salatiga sebanyak 192.291 jiwa, maka volume sampah yang dihasilkan mencapai 96.145,5 kg/kapita/hari. Persentase sampah plastik di Kota Salatiga sekitar 19,65% dari total sampah yang dihasilkan. Maka volume sampah plastik yang dihasilkan oleh penduduk sekitar 18.892 kilogram/hari.
Apabila semua sampah plastik tersebut (18.892 kg) diolah menjadi BBM maka menghasilkan sekitar 472,3 liter. Menurut analisis ekonomi, pengolahan limbah plastik ini belum menguntungkan namun jika dilihat dari manfaat yang diperoleh dari pengolahan ini lebih besar daripada biaya yang dikeluarkan untuk proses penguraian plastik yang membutuhkan waktu bertahun-tahun.
b. Analisis Kromatografi Gas
Menurut hasil uji analisis Kromatografi Gas yang dilakukan di UPT Laboratorium Terpadu Universitas Diponegoro terhadap 9 sampel hasil pengolahan sampah plastik, sampel 1-5 lebih condong ke bensin hingga 68,41%
sedangkan pada sampel 6-9 komposisi minyak tanah/kerosine cenderung semakin meningkat dibandingkan dengan sampel 1-5. Masing-masing sampel dipilah berdasarkan kekentalan dan warna, semakin gelap maka lebih condong ke minyak tanah.
c. Analisis Electronic Nose (e-nose)
Berdasarkan hasil analisis e-nose tersebut menunjukan bahwa sampel BBM dari hasil pengolahan sampah Bank Makmur Kota Salatiga ternyata lebih dekat dengan premium dengan jarak 0.6883 dibandingkan dengan jenis BBM lainnya. Adapun urutan kedekatan sifat dari odoran dari urutan paling dekat adalah premium (0.6883), solar (0.8065) dan minyak tanah (0.8906). Hasil uji e-nose tersebut sesuai dengan hasil analisis kromatografi gas dimana BBM yang dihasilkan lebih condong ke premium/bensin sebesar 68,41%. Gambar berikut ini merupakan hasil analisis e-nose tersebut yang dilakukan oleh Fakultas Teknik Udinus.
1.5 2 2.5 3 3.5 4
2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8
Hasil Enose Kedekatan Sifat Odoran Sample 1
PC1 (Principple Component 1)
PC2 (Principple Component 2)
Premium
Solar Odoran
Minyak Tanah
0.6883
0.8065
0.8906
Gambar 3.2. Hasil Analisis e-nose 4. KESIMPULAN
Produksi sampah plastik di Kota Salatiga mencapai 147.240 m3/tahun atau sekitar 409 m3 tiap harinya, dimana 19,65% (28.932,66 m3/tahun atau 80,37 m3/hari) merupakan sampah plastik yang potensial digunakan sebagai bahan baku untuk menunjang pengembangan alat pengolah sampah plastik menjadi BBM. Hasil uji coba pengembangan pemanfaatan sampah plastik di Bank Sampah ͞Makmur͟ RT 03 RW 04 Dusun Ngampel Kelurahan Blotongan Kecamatan Sidorejo Kota Salatiga dapat menghasilkan minyak BBM sebanyak 0,025 liter atau 25 ml dari pemanasan 1 kg sampah plastik. Nilai jual minyak hasil pengolahan sampah plastik saat ini masih belum menguntungkan, karena harga/nilai jual sampah plastik masih lebih mahal dari nilai jual BBM yang dihasilkan (bila disetarakan harga bensin premium dan solar).
Menurut hasil analisis uji kedekatan sifat (e-nose), BBM yang dihasilkan mendekati premium/bensin.
Daugherty E.C. 2001. Biomass Energy Systems Efficiency:Analyzed through a Life Cycle Assessment, Lund Univesity.
Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi. 2004. Potensi energi Terbaharukan di Indonesia, Jakarta.
Elizabeth, G. 2011. Energi Terbarukan Geothermal. Fakultas Teknik Industri Universitas Gunadharma, Jakarta.
Instruksi Presiden No 1 tahun 2006 tertanggal 25 januari 2006 tentang penyediaan dan pemanfaatan bahan bakar nabati (biofuels), sebagai energi alternative, Jakarta
Nugraha, Mahendra Fajri, Arifuddin Wahyudi, dan Ignatius Gunadi. 2013. Pembuatan Fuel dari Liquid Hasil Pirolisis Plastik Polipropilen Melalui Proses Reforming Dengan Katalis.Fakultas Teknik Industri ITS.
Permana, A.D. 2011. Outlook Energi Indonesia, Energi Masa Depan disekitar dan Ketenagalistrikan. BPPT Press, Jakarta.
Presiden Republik Indonesia, 2006, Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan Energi Nasional, Jakarta.
Purnomo, N.A. 2011. Dampak Bahan Fosil dan Biofuel serta Solusinya terhadap Lingkungan. Badan Lingkungan Hidup Prov. Jateng, Semarang.
Singh, R.K and Misra, 2005, Biofels from Biomass, Department of Chemical Engineering National Institue of Technology, Rourkela
Sudrajat.2006. Mengelola Sampah Kota. Jakarta: Penebar Swadaya
Surono, Untoro Budi. 2013. Berbagai Metode Konversi Sampah Plastik Menjadi Bahan Bakar Minyak. Jurnal Teknik Universitas Janabadra Vo. 3 No. 1 April 2013. Yogyakarta
Tim Nasional Pengembangan BBN, 2007, BBN, Bahan Bakar Alternatif dari Tumbuhan Sebagai Pengganti Minyak Bumi.
TANYA JAWAB :
1. Glory Natalia Sinaga (UNDIP)
Ada perlakuan khusus untuk sampah plastik sebelum dimasukkan ke dalam mesin pengolah limbah plastik? Ada kriteria khusus untuk sampah plastik yang digunakan?
Jawaban :
Alat ini memang digunakan untuk jenis sampah plastik polietilen sehingga tidak menghasilkan banyak kerak. Plastik yang kita kumpulkan dari sampah itu kita kumpulkan kmeudian dibersihkan dsb sebelum dimasukkan ke dalam alat ini. Plastik juga dipotong-potong agar prosesnya lebih cepat.
